5.3.1 信號發(fā)生器概述

信號發(fā)生器是用來產(chǎn)生實驗調(diào)試時所需要的信號的，如在測試放大器時，需要的輸入信號就由信號發(fā)生器提供。信號發(fā)生器基本要求是輸出電壓波形失真?。惠敵鲭妷悍?、頻率、連續(xù)可調(diào)和穩(wěn)定性好；并有相應(yīng)的讀數(shù)指示裝置和具有一定的輸出功率。

1.信號發(fā)生器的分類

信號發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類、型號繁多，性能各異，分類方法也不盡一致，下面介紹幾種常見的分類。

按輸出信號的頻率分：有低頻信號發(fā)生器、視頻信號發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器、甚高頻信號發(fā)生器等等，基本分法見表5－2。

表5－2 信號發(fā)生器按頻率的分類

按輸出信號的波形分類：正弦波信號發(fā)生器和非正弦波信號發(fā)生器。非正弦波信號發(fā)生器又可包括：脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列信號發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等，如圖5－14。

按信號發(fā)生器的性能分類：可分為一般信號發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。前者指對其輸出信號的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號發(fā)生器；后者是指其輸出信號的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，如掃頻信號發(fā)生器、電視信號發(fā)生器等。

圖5－14 信號的波形分類

上面所述僅是常用的幾種大致的分類方式。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，信號發(fā)生器的功能將越來越齊全，性能越來越優(yōu)良，同一臺信號發(fā)生器往往具有相當(dāng)寬的頻率覆蓋范圍，又具有輸出多種波形信號的功能。例如國產(chǎn)EEl64l B型函數(shù)信號發(fā)生器，頻率覆蓋范圍為0.2Hz～2MHz，跨越了超低頻、低頻、視頻幾個頻段，可以輸出包括正弦波、三角波、方波、鋸齒波等多種波形。

2.低頻信號發(fā)生器的基本構(gòu)成

圖5－15為低頻信號發(fā)生器的基本構(gòu)成，主要單元和作用如下。

圖5－15 低頻信號發(fā)生器的基本構(gòu)成

主振器：主振器是低頻信號發(fā)生器的心臟，它決定著信號發(fā)生器的主要性能。在低頻信號發(fā)生器中，主振器常采用差頻電路和RC正弦波振蕩電路。其中RC文氏電橋振蕩器有輸出波形好、振幅穩(wěn)定、頻率范圍寬和頻率調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。

電壓放大器：其作用是將振蕩器產(chǎn)生的信號放大，達到一定的電壓幅度。

衰減器：由于信號發(fā)生器的輸出電壓的幅度要連續(xù)可調(diào)，所以增加可以對信號大小進行調(diào)節(jié)的衰減器，常見衰減器采用分壓電阻來實現(xiàn)，頻率高了以后可以加電容補償。

功率放大器：對信號的功率加以提升。

阻抗變換器：一般用在高頻信號的輸出端。高頻信號的輸出要求有較好的阻抗匹配，常見的有300Ω、75Ω和50Ω等。

5.3.2 EE1641B函數(shù)信號發(fā)生器／計數(shù)器的操作

1.技術(shù)參數(shù)

函數(shù)信號發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)見表5－3。

表5－3 EE1641B函數(shù)信號發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)

續(xù)表

2.工作原理

如圖5－16所示，整機電路由兩片單片機進行管理，主要工作為：控制函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生信號的頻率；控制輸出信號的波形；測量輸出的頻率或測量外部輸入的頻率并顯示；測量輸出信號的幅度并顯示。

圖5－16 EE1641B整機框圖

函數(shù)信號由專用的集成電路產(chǎn)生，該電路集成度高，線路簡單精度高并易于與微機接口，使得整機指標(biāo)得到可靠保證。掃描電路由多片運算放大器組成，以滿足掃描寬度、掃描速率的需要。寬帶直流功放電路的選用，保證輸出信號的帶負載能力以及輸出信號的直流電平偏移，均可受電位器控制。整機電源采用線性電路以保證輸出波形的純凈性，具有過壓、過流、過熱保護。

3.前面板使用說明

前面板示意圖如圖5－17所示。

①頻率顯示窗口：顯示輸出信號的頻率或外測信號的頻率。

②幅度顯示窗口：顯示函數(shù)信號的幅度。

③掃描速率調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)此電位器可以改變內(nèi)掃描的時間長短。在外測頻時，逆時針旋到底 （綠燈亮），為外輸入測量信號經(jīng)過低通開關(guān)進入測量系統(tǒng)。

④寬度調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)此電位器可調(diào)節(jié)掃頻輸出的掃頻范圍。在外測頻時，逆時針旋到底 （綠燈亮），為外輸入測量信號經(jīng)過衰減 “20dB”進入測量系統(tǒng)。

⑤外部輸入插座：當(dāng)掃描／計數(shù)鍵功能選擇在外掃描狀態(tài)或外測頻功能時，外掃描控制信號或外測頻信號由此輸入。

⑥TTL信號輸出端：輸出標(biāo)準(zhǔn)的TTL幅度的脈沖信號，輸出阻抗為600Ω。

圖5－17 前面板示意圖

⑦函數(shù)信號輸出端：輸出多種波形受控的函數(shù)信號，輸出幅度20VP－P（1MΩ負載）， 10VP－P（50Ω負載）。

⑧函數(shù)信號輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕或調(diào)節(jié)范圍20dB。

⑨函數(shù)信號輸出信號直流電平預(yù)置調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)范圍：－5V～＋5V（50Ω負載），當(dāng)電位器處在中心位置時，則為0電平。

⑩輸出波形對稱性調(diào)節(jié)鈕：調(diào)節(jié)此旋鈕可改變輸出信號的對稱性。當(dāng)電位器處在中心位置或 “OFF”位置時，則輸出對稱信號。

?函數(shù)信號輸出幅度衰減開關(guān)：“20dB”、“40dB”均不按下，輸出信號不經(jīng)衰減，直接輸出到插座口。“20dB”、“40dB”鍵分別按下，則可選擇20dB或40dB衰減。

?函數(shù)輸出波形選擇按鈕：可選擇正弦波、三角波、脈沖波輸出。

?“掃描／計數(shù)”按鈕：可選擇多種掃描方式和外測頻方式。

?頻段選擇按鈕：每按一次此按鈕可改變輸出頻率的1個頻段。

?頻率調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)此旋鈕可改變輸出頻率的一個頻程。

?整機電源開關(guān)：此按鍵按下時，機內(nèi)電源接通，整機工作。此鍵釋放為關(guān)斷整機電源。

4.50Ω主函數(shù)信號輸出

（1）終端連接50Ω匹配器的測試電纜，由前面板插座⑦輸出函數(shù)信號。

（2）由頻率選擇按鈕來選定輸出函數(shù)信號的頻段，由頻率調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)整輸出信號頻率，直到所需的工作頻率值。

（3）由波形選擇按鈕選定輸出函數(shù)的波形，分別可獲得正弦波、三角波、脈沖波。

（4）由信號幅度選擇器?和⑧選定和調(diào)節(jié)輸出信號的幅度。

（5）由信號電平設(shè)定器⑨選定輸出信號所攜帶的直流電平。

（6）輸出波形對稱調(diào)節(jié)器可改變輸出脈沖信號占空比。輸出波形為三角波或正弦波時可使三角波變?yōu)殇忼X波，正弦波變?yōu)檎c負半周分別為不同角頻率的正弦波形，且可移相180°。